專利名稱：生物反應(yīng)器的供氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種生物反應(yīng)器的供氣裝置，該供氣裝置具有帶第一尺寸的氣體逸出 ロ的第一供氣件，并且具有至少ー個帶第二尺寸的氣體逸出ロ的第二供氣件。
背景技術(shù)：
供氧是細(xì)胞新陳代謝過程中的重要的關(guān)鍵因素。雖然動物細(xì)胞消耗的氧明顯少于細(xì)菌和酵母培養(yǎng)，但有效的供給是細(xì)胞-生物反應(yīng)器運行中的最大挑戰(zhàn)。除了細(xì)胞的供氧外，溶解的ニ氧化碳的濃度作為被控量也起到重要作用。存在兩種傳統(tǒng)的供氣方法生物反應(yīng)器頂部空間的供氣和通過供氣環(huán)直接吹入氣體。在此方面，既使用由發(fā)酵槽公知的具有例如0. 8mm的孔或者說氣體逸出ロ的供氣環(huán)，也使用同樣構(gòu)成氣體逸出ロ的、具有例如20 μ m至45 μ m的氣孔大小的、燒結(jié)塑料構(gòu)成的所謂微型分布器。兩種類型具有特有的優(yōu)缺點。供氣環(huán)產(chǎn)生較大的氣泡，因此對于相同的“氧氣傳輸率”來說需要更大的氣體通過率。環(huán)形分布器利用其相對大的氣泡適用于通過例如空氣進(jìn)行CO2分離或驅(qū)除。具有相對小的氣泡的微型分布器特別適用于供氧。但在此方面不利的是，由于氣泡相對小在不利的條件下可能發(fā)生泡沫的形成。供氣裝置作為生物反應(yīng)器的(例如一次性反應(yīng)器的)自動化的供氣系統(tǒng)的部件使用，其中，空氣、氧、ニ氧化碳和氮的輸送可以彼此獨立調(diào)節(jié)。氧局部壓カ和PH值的傳感器可以調(diào)節(jié)這些重要的過程參數(shù)。由 WO 2009/122310A2、WO 2009/115926A2 和 WO 2009/116002A1 公知具有混合器
的并且具有在反應(yīng)器內(nèi)部空間的底部處的布置供氣裝置的一次性生物反應(yīng)器。在此方面， 公知的是，在底部處布置兩個構(gòu)造為相對套嵌的環(huán)形弧段的供氣件。這種已經(jīng)證明基本上有效的供氣裝置中不利的是，它一方面相對高消耗地固定在反應(yīng)器底部處，并且另一方面很難最佳地相對于攪拌器或混合器布置大量這樣的供氣件。此外由WO 2008/088371A2公知ー種生物反應(yīng)器的供氣裝置，在該供氣裝置中，例如兩個具有不同氣體逸出ロ的供氣件可以固定在反應(yīng)器底部處。在此，不利的是，供氣件相對高消耗地固定在反應(yīng)器底部處。在此，不利的還有，單個供氣件在此不能最佳地相對混合器沒有布置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此在干，如此的改進(jìn)用于生物反應(yīng)器的公知的供氣裝置，使得其一方面更加簡單地固定和另一方面每個供氣件相對于布置在反應(yīng)器內(nèi)部空間中的混合器元件具有最佳位置。該目的結(jié)合權(quán)利要求1前序部分由以下方式得以實現(xiàn)，S卩，供氣件由具有分開的供氣通道的共同殼體構(gòu)成。通過共同的殼體，供氣裝置在少的空間需求的情況下可以簡單地并切相對于混合器在中心布置。
依據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選的實施方式，殼體構(gòu)造為環(huán)形盤，在該環(huán)形盤中彼此同心地布置有至少兩個供氣件。供氣件的同心布置使混合器或攪拌器的最佳布置成為可能。按照本發(fā)明ー種優(yōu)選的實施方式，第一供氣件構(gòu)造為具有直徑大于0. Imm的氣體逸出ロ的環(huán)形分布器，而第二供氣件則構(gòu)造為具有直徑小于0. Imm的氣體逸出ロ的微型分布器。在此方面，微型分布器的氣體逸出ロ由多孔材料(例如燒結(jié)的塑料)構(gòu)成。由此，在共同殼體中的狹窄空間上節(jié)省空間地既布置有環(huán)形分布器，也布置有微型分布器。依據(jù)本發(fā)明的另ー種優(yōu)選的實施方式，第一供氣件和第二供氣件構(gòu)造為各自具有兩種不同大小氣體逸出ロ的環(huán)形分布器，其中，氣體逸出ロ大于0. 1mm。依據(jù)本發(fā)明的另ー種優(yōu)選的實施方式，第一供氣件和第二供氣件構(gòu)造為各自具有兩種不同大小氣體逸出ロ的微型分布器，其中，氣體逸出ロ小于0. 1mm。按照本發(fā)明的另ー種優(yōu)選的實施方式，殼體具有下部部件，在該下部部件中布置有各自具有徑向分布的注入ロ的供氣通道。由此，每個彼此分開地布置的供氣通道具有自己的徑向分布的注入ロ。依據(jù)本發(fā)明的另ー種優(yōu)選的實施方式，下部部件由上部部件覆蓋，該上部部件覆蓋環(huán)形分布器的供氣通道并具有氣體逸出ロ。在微型分布器的區(qū)域中，上部部件朝向供氣通道具有弧段狀開ロ，其中供氣通道由構(gòu)成氣體逸出ロ的多孔材料制成的通風(fēng)環(huán)覆蓋或填塞。但原則上通風(fēng)環(huán)也可以直接裝入上部部件中。上部部件可以相對于下部部件簡單地通過密封件(例如繩圈密封件或0形圏)密封。在其他優(yōu)選的實施方式中，上部部件與下部部件要么焊接，要么粘接。依據(jù)本發(fā)明的另ー種優(yōu)選的實施方式，注入ロ為了對供氣通道的獨立供給而各自具有帶止回閥的軟管接頭。止回閥可靠地阻止由反應(yīng)器內(nèi)部空間到供氣裝置中的介質(zhì)回流。依據(jù)本發(fā)明的另ー種優(yōu)選的實施方式，殼體具有與生物反應(yīng)器的攪拌器法蘭協(xié)調(diào)一致的中心開ロ，并且能夠在攪拌器上游布置在生物反應(yīng)器內(nèi)部空間的底部處。通過供氣裝置的中心開ロ，該供氣裝置可相對于布置在反應(yīng)器內(nèi)部空間中的攪拌器最佳定位。通過不同的尺寸，供氣件的體積流量可與反應(yīng)器容積配合。特別是在環(huán)形分布器上孔數(shù)量可以與反應(yīng)器容積或有效容積協(xié)調(diào)一致。例如每10公升有效容積可以在環(huán)形分布器中布置一個孔。在微型分布器上，其面積同樣與反應(yīng)器容積配合，例如每10公升有效容積2cm2至 2. 5cm2。因此可在反應(yīng)器容積任意的可伸縮性情況下達(dá)到恒定的氣泡尺寸分布。除了氣體逸出ロ或孔的數(shù)量外，其尺寸也可與所要求的體積流量配合。相應(yīng)在微型分布器上氣孔大小及其面積可以調(diào)整。按照本發(fā)明的另ー種優(yōu)選的實施方式，下部部件具有連續(xù)的圓形底部并可以通過旋擰連接、卡ロ連接(Bajonettverbindung)、卡位連接aastverbindung)、夾緊連接、粘接或箝接密封地裝入生物反應(yīng)器的底部中。


本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)來自后面的詳細(xì)說明和舉例示出本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的附圖。其中圖1示出中等尺寸的供氣裝置俯視圖的放大圖；圖2示出圖1的供氣裝置沿線段II至II剖面的側(cè)視圖；圖3示出圖1的供氣裝置沿線段III至III剖面的側(cè)視圖；圖4示出與圖1的供氣裝置相比尺寸較小的另ー供氣裝置的俯視圖；圖5示出與圖1的供氣裝置相比尺寸較大的另ー供氣裝置的俯視圖；圖6示出具有攪拌器和供氣裝置的生物反應(yīng)器的側(cè)視圖；圖7示出具有供氣裝置的另一生物反應(yīng)器的側(cè)視圖，供氣裝置的底部可以通過貫通底部的旋擰連接裝入生物反應(yīng)器的底部中；以及圖8示出具有供氣裝置的另一生物反應(yīng)器的側(cè)視圖，供氣裝置的底部可以通過貫通底部的卡位連接裝入生物反應(yīng)器的底部中。
具體實施例方式供氣裝置1基本上由具有第一供氣件3和第二供氣件4的殼體2組成。殼體2由下部部件5和可以套裝在下部部件5上的上部部件6組成。下部部件5 具有兩個彼此同心地布置的供氣通道7、8。供氣通道7、8在豎直方向上向下由下部部件5 的底部9限定。第一供氣通道7側(cè)面地由外壁10和朝向第二供氣通道8由隔板11限定。 相應(yīng)地，第二供氣通道8朝向第一供氣通道7由隔板11并且在其遠(yuǎn)離第一供氣通道7的側(cè)上通過下部部件5的內(nèi)壁12限定。第二供氣通道8在其遠(yuǎn)離底部9的側(cè)上具有可以在其中裝入環(huán)形通風(fēng)環(huán)14的環(huán)形凸臺13，該通風(fēng)環(huán)在豎直方向上向上封閉第二供氣通道8。通風(fēng)環(huán)14由燒結(jié)的多孔材料組成，該多孔材料構(gòu)成構(gòu)造為所謂的微型分布器15的第二供氣件4的氣體逸出ロ。通風(fēng)環(huán) 14相應(yīng)地具有直徑小于0. Imm的氣體逸出ロ?？梢蕴籽b在下部部件5上的上部部件6封閉第一供氣通道7并與該第一供氣通道構(gòu)成第一供氣件3。為此上部部件6在供氣通道7的區(qū)域中具有直徑大于0. Imm的氣體逸出口 36。第一供氣件3在此構(gòu)成所謂的環(huán)形分布器16。上部部件6在第二供氣通道8的區(qū)域中具有弧段狀開ロ 17，該弧段狀開ロ將通風(fēng)環(huán)14在其具有氣體逸出ロ 36的主要區(qū)域中開放。為在下部部件5與上部部件6之間密封，在壁10、11、12上各自布置有構(gòu)造為繩圈密封件或0形圈的密封件18、19、20。第一供氣通道7具有通入軟管接頭22中的徑向分布的第一注入ロ 21。第二供氣通道8相應(yīng)地具有通入軟管接頭M中的徑向分布的第二注入ロ 23。在軟管接頭22、24中或注入ロ 21、23中可以布置未示出的止回閥。圖4和5示出供氣裝置的另外兩個實施例，所述兩個實施例使從較小的反應(yīng)器有效容積向較大的反應(yīng)器有效容積過渡的、供氣裝置的任意可伸縮性成為可能。這種可伸縮性一方面通過改變環(huán)形分布器3中的氣體逸出ロ 36的數(shù)量達(dá)到，并且另一方面通過多孔透氣材料處于其中的通風(fēng)環(huán)14的弧段狀開ロ 17的數(shù)量和面積延展達(dá)到。優(yōu)選地，通風(fēng)環(huán)14 每101反應(yīng)器有效容積具有一個氣體逸出ロ 36，而具有多孔材料的弧段狀開ロ 17的面積延展則優(yōu)選為每101反應(yīng)器有效容積2cm2至2. 5cm2。
圖6示例性地示出生物反應(yīng)器25，該生物反應(yīng)器例如構(gòu)造為一次性使用的柔性袋，并且具有帶攪拌器葉片27的、可以從外部驅(qū)動的攪拌器26。生物反應(yīng)器25具有內(nèi)部空間30，在該內(nèi)部空間的底部四處布置有攪拌器法蘭31。攪拌器法蘭中，可轉(zhuǎn)動支承有攪拌器桿觀。利用其中心孔32，供氣裝置1插接在攪拌器法蘭31的聯(lián)接部33處。經(jīng)由第一注入管34向第一注入ロ 21輸送氣體，并且經(jīng)由第二注入管35向第二注入ロ 23輸送氣體，該氣體由供氣裝置1逸出并在內(nèi)部空間30的液態(tài)介質(zhì)37中構(gòu)成氣泡。其他存在的注入口和排出ロ以及控制裝置和調(diào)節(jié)裝置沒有示出。在一種優(yōu)選的實施方式中，供氣裝置1的直徑與生物反應(yīng)器25的直徑之間的尺寸比例優(yōu)選在0. 1到0. 5之間，特別優(yōu)選為0. 2400供氣裝置1與攪拌器葉片27的直徑之間的尺寸比例在0. 4到0. 7之間，優(yōu)選為0. 622。在供氣裝置的ー種優(yōu)選構(gòu)造方式中，供氣裝置的上部部件和下部部件由利用Y輻射可殺菌的塑料，優(yōu)選聚碳酸酯制成，而弧段狀開ロ 17中的多孔材料由聚乙烯組成。在按照圖7和8的其他實施方式中，供氣裝置1可以通過旋擰連接、卡ロ連接、卡位連接、夾緊連接、粘接或箝接固定在供氣裝置1的下部部件5上，必要時在使用密封件的情況下固定在生物反應(yīng)器25下部部分中的圓形開口中，并且必要時使用后更換。在這種實施方式中，下部部件5具有連貫的圓形底部(9’)。底部9’與底部9固定連接，或者取代圖 2和3中所示的環(huán)形底部9，構(gòu)成下部部件5的底部。為將供氣裝置裝入生物反應(yīng)器的下部部分中，有利的是，生物反應(yīng)器25的底部四的至少一部分繞著圓形開ロ由剛性材料制成。 通過經(jīng)由環(huán)繞的卡位凸緣38的卡位，或通過經(jīng)由供氣裝置1的定心件39、40的螺紋41與夾緊件41、42的旋擰，供氣裝置1流體密封地固定在生物反應(yīng)器底部四中。這種實施方式允許靈活地使用和更換供氣裝置，無論是在一次性使用的還是可重復(fù)使用的生物反應(yīng)器中。
權(quán)利要求
1.生物反應(yīng)器(25)的供氣裝置(1)，所述供氣裝置具有帶第一尺寸的氣體逸出ロ(36) 的第一供氣件(3)，并且具有帶第二尺寸的氣體逸出ロ的第二供氣件(4)，其特征在干，所述供氣件(3、4)由具有分開的供氣通道(7、8)的共同的殼體(2)構(gòu)成。
2.按權(quán)利要求1所述的供氣裝置，其特征在干，所述殼體(2)構(gòu)造為環(huán)形盤，在所述環(huán)形盤中布置有所述供氣件(3、4)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的供氣裝置，其特征在干，所述第一供氣件(3)構(gòu)造為具有直徑大于0. Imm的氣體逸出ロ(36)的環(huán)形分布器(16)，并且所述第二供氣件(4)構(gòu)造為具有直徑小于0. Imm的氣體逸出ロ(36)的微型分布器(15)。
4.按權(quán)利要求1或2所述的供氣裝置，其特征在干，所述第一供氣件(3)和所述第二供氣件(4)構(gòu)造為各自具有兩種不同大小的氣體逸出ロ(36)的環(huán)形分布器(16)，其中，所述氣體逸出ロ(36)大于0. 1mm。
5.按權(quán)利要求1或2所述的供氣裝置，其特征在干，所述第一供氣件(3)和所述第二供氣件(4)構(gòu)造為各自具有兩種不同大小的氣體逸出ロ(36)的微型分布器(15)，其中，所述氣體逸出ロ(36)小于0. Imm0
6.按權(quán)利要求3或5所述的供氣裝置，其特征在干，所述微型分布器(15)的氣體逸出 ロ由多孔材料構(gòu)成。
7.按權(quán)利要求1至6之一所述的供氣裝置，其特征在干，所述殼體(2)具有下部部件 (5)，在所述下部部件里布置有各自具有徑向分布的注入ロ(21、23)的所述供氣通道(7、 8)。
8.按權(quán)利要求7所述的供氣裝置，其特征在干，所述下部部件(5)由上部部件(6)覆蓋， 所述上部部件覆蓋所述環(huán)形分布器(16 )的供氣通道(8 )，并且具有所述氣體逸出口( 36 )。
9.按權(quán)利要求8所述的供氣裝置，其特征在干，所述上部部件(6)在所述微型分布器 (15)的區(qū)域中朝向所述供氣通道(8)具有弧段狀開ロ(17)，并且所述供氣通道(8)由構(gòu)成所述氣體逸出ロ的多孔材料制成的通風(fēng)環(huán)(14)覆蓋。
10.按權(quán)利要求8或9所述的供氣裝置，其特征在干，所述上部部件(6)相對于所述下部部件(5)通過密封件(18、19、20)密封。
11.按權(quán)利要求8或9所述的供氣裝置，其特征在干，所述上部部件(6)與所述下部部件(5)焊接。
12.按權(quán)利要求8或9所述的供氣裝置，其特征在干，所述上部部件(6)與所述下部部件(5)粘接。
13.按權(quán)利要求7至12之一所述的供氣裝置，其特征在干，所述注入口(21、23)為了對所述供氣通道(7、8)的獨立供給而各自具有帶止回閥的軟管接頭(22、對)。
14.按權(quán)利要求1至13所述的供氣裝置，其特征在干，所述殼體(2)具有與所述生物反應(yīng)器(25)的攪拌器法蘭(31)協(xié)調(diào)一致的中心開ロ(32)，并且能夠在攪拌器(26)上游布置在所述生物反應(yīng)器(25)的內(nèi)部空間(30)的底部(29)處。
15.按權(quán)利要求1至14之一所述的供氣裝置，其特征在干，所述下部部件(5)具有連續(xù)的圓形底部(9’)，并且能夠通過旋擰連接、卡ロ連接、卡位連接、夾緊連接、粘接或箝接密封地裝入所述生物反應(yīng)器(25)的底部(29)中。
全文摘要
生物反應(yīng)器的供氣裝置，具有第一尺寸氣體逸出口的第一供氣件和第二尺寸氣體逸出口的第二供氣件，供氣件由具有分開的供氣通道的共同殼體構(gòu)成。
文檔編號C12M1/04GK102597210SQ201080050660
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者烏特·諾亞克, 京特·普拉德爾, 斯特凡·魏斯哈爾, 格哈德·格雷勒 申請人:賽多利斯司特蒂姆生物工藝公司